天才物理學(xué)家泡利

泡利是上個(gè)世紀(jì)杰出的物理學(xué)家，1900年出生在奧地利維也納，父親是一名醫(yī)學(xué)博士。泡利聰慧過人，中學(xué)時(shí)期就自修了物理學(xué)。在他18歲該上大學(xué)時(shí)，父親給物理學(xué)家索末菲寫了一封介紹信，要求泡利不上大學(xué)直接讀索末菲的研究生。索末菲是一位杰出的導(dǎo)師，培養(yǎng)出多位諾貝爾獎(jiǎng)得主。在面對(duì)泡利父親的要求時(shí)沒有選擇拒絕。當(dāng)然泡利之后的表現(xiàn)也沒有令索末菲失望。

泡利身上有很多傳奇故事。1916年愛因斯坦給出了廣義相對(duì)論，成功地將引力幾何化后，很多物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家就試圖將電磁相互作用幾何化，其中取得了不錯(cuò)成就的是大數(shù)學(xué)家外爾。而泡利在1919年卻寫出兩篇論文指出了外爾理論中的一個(gè)錯(cuò)誤，那時(shí)的泡利僅僅19歲。

上世紀(jì)50年代，楊振寧給出了非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)理論。楊振寧在給同行介紹這個(gè)理論時(shí)泡利當(dāng)場(chǎng)發(fā)難問如何解決粒子的質(zhì)量問題？楊振寧只能回答不知道。據(jù)說是因?yàn)榕堇跅钫駥幹熬妥龀鲞^同樣的工作，那時(shí)他就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)模型不能解決粒子的質(zhì)量問題。泡利追求完美，所以放棄了發(fā)表。而楊振寧因?yàn)橛X得盡管不能解決粒子的質(zhì)量問題，但規(guī)范場(chǎng)理論非常優(yōu)美，于是將論文發(fā)表。后來人們認(rèn)識(shí)到非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)理論是量子力學(xué)之后物理學(xué)最偉大的成就之一。

1956年，李政道和楊振寧提出弱相互作用下宇稱不守恒，泡利也是表示反對(duì)。泡利在給韋斯科夫的信中表示他不相信上帝是一位左撇子，他愿意拿一大筆錢打賭宇稱是守恒的。1957年，吳健雄、萊德曼等人用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了宇稱不守恒，泡利輸了，這是他少有的輸。不過幸好沒有人站出來和泡利打賭，不然泡利真的就輸光家產(chǎn)了。

泡利在思考反常塞曼效應(yīng)時(shí)于1925年1月提出泡利不相容原理，該原理指出對(duì)于完全確定的量子態(tài)，每一個(gè)量子態(tài)中不可能存在多于一個(gè)的粒子。20年后泡利因提出這一原理獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

泡利還有一個(gè)偉大的貢獻(xiàn)是提出了中微子概念。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)原子核的β衰變中能量及角動(dòng)量都不守恒。大物理學(xué)家玻爾一度認(rèn)為微觀領(lǐng)域中能量是不守恒的，泡利卻在1930年提出了一個(gè)大膽的猜想：β衰變中不僅會(huì)放出電子，還會(huì)放出一個(gè)質(zhì)量非常小，穿透能力極強(qiáng)的中性粒子。他把這種粒子命名為中微子。在當(dāng)時(shí)提出這種猜想需要非常大的勇氣。直到1956年，美國科學(xué)家萊恩斯和科恩在一個(gè)核反應(yīng)堆旁檢測(cè)到了極少量的中微子，泡利的猜想終于得到證實(shí)。

關(guān)于中微子仍然有很多問題沒有得到解決，對(duì)中微子的研究仍是當(dāng)今粒子物理學(xué)的最基礎(chǔ)問題之一，前期一些相關(guān)研究已經(jīng)拿下多個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。只可惜泡利在1958年英年早逝，不然他完全可以因預(yù)言中微子再拿一次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。